Ключ к выбору клапана для сложных условий применения СПГ

Сохранить для чтения. Опубликовано Джессикой Кейси, заместителем редактора LNG Industry, вторник, 22 ноября 2022 г. 14:00

Правильный выбор регулирующего и предохранительного клапана имеет решающее значение для прибыльной работы терминала СПГ. Жан-Поль Бойер, Массимилиано Франко, Нагендра Маддула и Эухенио Судати, Emerson, объясняют ключевые параметры конструкции для выбора лучших компонентов.

Установки СПГ создают серьезные проблемы с клапанами. Сочетание криогенных температур, двухфазного потока, очень высоких давлений, а также циклических колебаний давления и температуры доводит эти компоненты до предела своих возможностей. Тем не менее, несмотря на эти условия, клапаны должны работать надежно, иначе вся работа пострадает.

В этой статье рассматриваются некоторые из наиболее распространенных применений клапанов на объектах хранения и регазификации СПГ, а также обсуждаются важные конструктивные особенности при выборе клапанов для этой услуги.

СПГ является более чистой альтернативой по сравнению с большинством других видов ископаемого топлива и стал основой рынка низкоуглеродной энергетики. Природный газ очищается, переохлаждается и сжижается при температуре примерно -160°C, а затем отправляется по всему миру в места, расположенные рядом с точкой его использования. Там СПГ закачивается в резервуары для хранения, а затем испаряется в газ по мере необходимости для транспортировки на другие объекты по трубопроводу или для поставки местным потребителям (рис. 1).

Процесс, изображенный на рисунке 1, демонстрирует замкнутую систему отпарки СПГ (BOG), в которой компрессоры BOG используются для повторного сжижения паров газа, перемещаемых с судна в резервуары для хранения СПГ. В резервуарах необходимо постоянно поддерживать очень низкое давление, поэтому компрессоры болотного газа постоянно отсасывают пары из верхней части резервуара. Реконденсаторы СПГ отводят тепло и преобразуют пары обратно в жидкость, избегая ненужного сжигания и отходов. В конечном итоге СПГ испаряется, а затем либо закачивается в трубопровод для наземной транспортировки, либо напрямую подается местным потребителям.

Рисунок 1. Разгрузка, хранение и регазификация СПГ включает в себя множество очень сложных и трудных применений клапанов, каждое из которых имеет решающее значение для эффективной работы.

Запорные клапаны играют решающую роль на всем заводе СПГ. Ручные клапаны используются для изоляции различных частей оборудования и должны обеспечивать нулевую утечку, несмотря на работу при очень высоких давлениях и криогенных условиях. Автоматические клапаны обеспечивают отвод жидкости и паров СПГ и часто требуются для аварийного останова.

Любой клапан, выбранный для этого применения, сначала должен быть рассчитан на условия технологического процесса, которые обычно являются криогенными. Криогенные клапаны обычно имеют удлиненные крышки, отделяющие клапан от привода, и в них часто используются четвертьоборотные конструкции и специальные экологические конструкции уплотнений для снижения выбросов. Клапаны не должны задерживать жидкости, поэтому обычно используются C-образные или высокопроизводительные клапаны с тройным эксцентриситетом, поскольку они обеспечивают нулевую утечку даже при наличии давления с обеих сторон. Обычно это достигается использованием моментного седла металл-металл, а также специальных конструкционных материалов, подходящих для широкого диапазона температур, с которыми может столкнуться клапан. Корпуса с верхним доступом позволяют обслуживать автоматические клапаны, даже когда они установлены, что значительно сокращает время, необходимое для ремонта клапана.

Предохранительные клапаны аварийного отключения могут быть оснащены очень коротким временем хода, необходимым для достижения требуемой производительности. В этих решениях, соответствующих уровню полноты безопасности (SIL), используются специальные встроенные компоненты и высокопроизводительные конструкции позиционеров, способные контролировать скорость в конце рабочего хода, что обычно называется переустановкой.